JPS6153675B2

JPS6153675B2 -

Info

Publication number: JPS6153675B2
Application number: JP53080819A
Authority: JP
Inventors: Jogan Patoritsuku
Original assignee: KOMITSUSARIA TA RENERUGII ATOMIIKU
Current assignee: KOMITSUSARIA TA RENERUGII ATOMIIKU
Priority date: 1977-07-04
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1986-11-19
Also published as: GB2000356A; JPS5417493A; DE2828596C2; US4249995A; NL7807252A; IT1108535B; GB2000356B; DE2828596A1; IT7868559A0

Description

【発明の詳細な説明】本発明は原子炉、特に液体金属冷却高速中性子
増殖炉に関し、特にその炉心を収容する第１槽ま
たはいわゆる内部槽に関するものである。この内
部槽は側方に凸壁を有し、この凸壁が、炉心から
放出されて内部槽の中へ収集される高温液体金属
と、炉心周囲に間隔をもつて設置される熱交換器
を通過して冷却される金属とを分離する。この冷
却の後、液体金属は内部槽および、これを取巻き
そして全ての炉内部要素を収納する第２槽または
いわゆる主槽の壁の間の空間へ戻る。

一体型原子炉ブロツク構成に対応する液体金属
冷却高速中性子増殖炉の構造の一般的な特徴は、
当該技術において周知である。フランス設計され
たスーパー・フエニツクス（Super Phenix）と
して知られている高速中性子増殖炉を含むこの型
式の原子炉では、炉心が、燃料集合体を垂直に設
置し、これの下端部フイツテイングを炉心支持ダ
イアグリツドで支持するようにして構成される。
この炉心を容れた内部槽の周囲に、頂部の開いた
主槽が設けられ、そしてこの主槽は相当な厚さを
もつたアーチ形天井から懸架される。この天井に
よつて閉じられる原子炉内部空間は、通常はコン
クリートで作られる外側収納設備となる遮へい構
造物の中に形成される。主槽は適当な量の液体金
属を収容している。この液体金属は通常はナトリ
ウムであり、内部槽の中の炉心を通して上方向へ
流され、この間に燃料集合体と接触する。燃料集
合体内の核分裂によつて生じる熱を吸収した高温
液体ナトリウムは内部槽の頂部に集められ、それ
から熱交換器の入口の方へ流れる。これら熱交換
器は液体金属の液面の下方に浸漬するところまで
垂下するよう原子炉のアーチ形天井から懸架され
る。熱交換器を通過して冷却されたナトリウムは
その下端部から放出されて、内部槽と主槽の間の
空間に入り、それからそれら槽の間に分配され、
循環ポンプによつて再び循環される。これらポン
プも炉心の周囲で熱交換器の間に間隔を置いて配
置されるよう、天井から懸架される。それらポン
プは低温ナトリウムを炉心に通過させるに充分な
圧力で炉心支持ダイアグリツドへ戻し、こうして
連続的な循環を行わせる。

一体型原子炉の普通の構造では、内部槽の高温
ナトリウムと、内部槽−主槽間の低温ナトリウム
は、内部槽の側部室の延長になる横断方向に延在
する凸壁によつて分離される。凸壁には、炉内の
要素、特にポンプと熱交換器の体部が流体密に貫
通する。この熱交換器はこれの高温ナトリウム入
口が凸壁の上方に、低温ナトリウム出口がその下
方に位置する。

仏国特許第2220847号によれば、凸壁の周縁部
が主槽の底部の方へ折曲げられ、その主槽、また
は主槽壁と平行に延びる構造体に接合され、これ
によつて低温ナトリウム区域と高温ナトリウム区
域とを全体的に分離する。そのような凸壁縁部の
形状は特に、凸壁の下にナトリウムの停滞区域が
できないようにし、有害な応力が生じるのを防ぐ
と同時に機械的強度を高くする。しかし原子炉の
運転状態が変化するとき、特に停止するときに生
じる熱衝撃を無くすることはできない。

本発明は、垂直軸を有しそして液体金属を収容
する頂部の開いた主槽、この主槽内に装架される
内部槽、および、主槽または主槽に結合された構
造体に接合される下方に曲げた縁部を有する横断
方向に延在する凸壁の形の内部槽延長部を備える
液体金属冷却原子炉に関する。凸壁の形状と構成
は、機械的強度を大きくし、また可成りな温度低
下をもたらし、このことによつて運転変化時の凸
壁の応力を相当に小さくし、従つて凸壁の熱防護
を連続的に行えるようなものされる。

このため本発明の原子炉においては、凸壁にバ
ツフルが組合され、バツフルは凸壁の上方に延在
し且つ凸壁と共に、実質的に静止状態のある液体
金属を収容する空間を画成し、液体金属は、内部
槽内でバツフルの上方にある高温液体金属と、内
部槽および主槽の間で凸壁の下方にある低温液体
金属との間の熱スクリーンを形成する。

１つの特徴として、凸壁は、主槽の軸を中心と
する円環の部分の形状を有し、且つ円錐型壁によ
り、一方において内部槽へ、他方において主槽に
結合の構造体へ接合される。

本発明の第１実施例において、凸壁の上方に設
けられるバツフルは水平であり、且つ固定支承部
材上に設置される。この実施例の第１変化形にお
いて、バツフルは、摺動接触子により該固定支承
部材上に支持される単一のユニツトで構成され
る。また別の変化形として、バツフルは相互に隣
接して並置される複数個のセクターで構成され、
これらセクターは相互に重なる縁部をもつてバツ
フルの連続性を確保し、各セクターは、ポンプま
たは熱交換器を通すための円筒形スリーブの１つ
が組合される。好適には、バツフルは円周方向に
延在するリブを備え、これによつて運転中の熱応
力の吸収を容易にする。

本発明の第２実施例において、バツフルは自己
支持し、且つ主槽軸の方へ傾斜し、そしてバツフ
ルは、内部槽内に置かれる側部垂直シエルを備え
る。必要に応じて、バツフルの傾斜側部分は主槽
軸と平行に下方または上方へ折曲げられて、液体
金属を凸壁とバツフル間に送る空間を画成し、ま
た内部槽内の高温液体金属に対し該空間を絶縁す
る。

さらに別の変化形において、バツフルが水平な
面を有し、該水平面は固定支承部材上に自由に置
かれ、且つその内外両周縁および各円筒形スリー
ブが貫通する個所に、下方へ延びる側部分を備
え、該側部分は液体金属内に浸漬され且つバツフ
ル水平面の下に下活性ガス層を保有する。

本発明による、熱スクリーンを構成するバツフ
ルを組合せた横断方向の凸壁を備える、液体金属
冷却原子炉の特徴は、添付図面を参照にして以下
に続ける実施例の説明からさらに明瞭になろう。

第１図において、番号１は、液体金属で冷却さ
れ高速中性子炉の下部分を示す。この原子炉は主
槽２を備え、この主槽は頂部（図示せず）が開
き、そして側部円筒形シエル３で構成される。シ
エル３の下端部は実質的に半球形の底壁４に続い
ている。主槽２の外部は、これと平行な壁をもつ
た第２槽またはいわゆる安全槽５によつて、周知
のようにして包まれる。

原子炉の炉心６は、主槽２の中に収容されてい
る液体金属の液面（図示せず）の下方に沈めら
れ、そして支持構造体８により槽２の底壁４に対
し支持される炉心支持ダイアグリツド７の上に設
置される。炉心６とダイアグリツド支持構造体８
は主槽２内に収容された通常はナトリウムからな
る液体金属の中に完全に浸漬される。液体金属は
また、ダイアグリツド支持構造体８の底部に設け
られた孔９から、主槽２の底壁とこれに平行なシ
ート金属部材１１の間に狭い環状空間１０にも供
給される。シート金属部材１１はそこからさら
に、円筒形シエル３に対向する２つの平行な壁１
２と１３の形で延在し、２つの空間１４と１５を
画成する。原子炉の運転中、主槽２は空間１４内
を上方に、そして空間１５内を下方に循環する液
体金属により冷却される。空間１５の底部におい
てその冷却液は壁１３に明けた孔１６から放出さ
れ、主槽２内へと戻される。

また従来の構成と同じく、炉心６は内部槽の中
に設置され、こ内部槽の側壁１７はここでの構造
例では実質的に円錐形であり、そして炉心と主槽
の軸を中心にする円環の壁部分１８に正接方向に
接合される。凸壁を構成するこの円環の壁部分１
８は第２円錐形部分１９へと延在し、この円錐形
部は下方へ曲げて、主槽の側部円筒形シエル３の
内部ジヤケツトを形成する冷却構造体の壁１３に
接合される。このような構成において壁部分１８
すなわち凸壁とその円錐形延長部１７，１９は、
主槽２内の液体金属を、凸壁の上方になる区域２
０と下方になる区域２１とに分離する。

第１図に示す原子炉は当該技術ににおいて一般
的に一体型として知られているものである。そこ
で一連の熱交換器２２と循環ポンプ２３が主槽２
の内部で、炉心６の周囲に適当な間隔を置き、そ
れら熱交換器とポンプの体部が、区域２０および
２１を分ける壁部分１８を垂直に貫通するように
設置される。

各熱交換器２２は、壁１８の上方の区域２０に
開口する入口２４と、内部槽１７および主槽２の
間に、壁部分１８の下方の区域２１に開口する出
口２５を備える。壁部分１８の熱交換器２２また
はポンプ２３の体部による貫通は、円筒形スリー
ブ２６で構成されるウエルを通して行われる。ス
リーブ２６は熱交換器またはポンプの体部を取巻
き、そして壁部分１８に溶接される。熱交換器の
場合、スリーブ２６は、熱交換器に結合したベル
カツプ２７を被せられ、空間２８を形成し、この
空間内に適当な量の緘封不活性ガスを保有する。
スリーブ２６の外側と内側の液体金属の液面２９
および３０はそれぞれ区域２０および２１とにつ
ながる。

本発明によれば、凸壁を構成する円環の壁部分
１８およびその内部槽と主槽の方への円錐形延長
部１７と１９はバツフル３１を組合せられる。こ
のバツフルは第１の構造例では、単一の、実質的
に水平のシート金属プレート３２で構成される。
バツフル３１は摺動接触子またはシユー３２を備
え、このシユーはＬ形断面の支持３４上に置か
れ、そしてこの支持３４は円筒形スリーブ２６の
外面から延出する支持ブラケツト３５に固定され
るか、または内部槽内の炉心６を取巻く側部中性
子遮へい３６の頂部に備えられる。プレート３２
の周縁には、壁１３に対し小さな間隙を残すよう
な折曲げ縁部３７が備えられる。さらにプレート
３２は、運転状態の変化するときの熱衝撃を吸収
し、バツフル内の応力を少なくするため、円周方
向に延在するリブ３８を備える。原子炉の運転
中、炉心６の中を上方へ通された液体金属は、壁
部分１８の上方の内部槽の中の区域２０へ集めら
れ、それから熱交換器２２へこれの入口２４から
入る。液体金属はその熱交換器で冷却されて出口
２５から放出され、内部槽と主槽の間の、壁部分
１８の下方の区域２１内に収集される。この区域
２１において、低温液体金属はポンプ２３で循環
される。梁４０で支えられたポンプの拡散器３９
に吸引された液体金属は断面の大きな導管４１を
通してダイアグリツド７へ戻され、ここからまた
炉心６へ通され、こうして連続的な循環が維持さ
れる。

壁部分１８の上方にバツフル３１を設けること
により、それらの間に区域４２が画成され、そこ
でこの区域内に収容される実質的に静止した液体
金属により、炉運転中の効果的な熱スクリーンを
構成できる。さらに摺動支承部材３３，３４はバ
ツフル３１の膨張を自由にさせ、そしてリブ３８
がバツフルの熱応力を小さくする。また本発明の
構造は非常に簡単であり、且つ全体的な寸法も非
常に小型にできる。

第２図に示す変化形実施例では、バツフル３１
が、先の実施例のように単一のユニツトではな
く、複数個の相互に隣接するセクター３１ａ，３
１ｂ，３１ｃ………で構成される。各セクター
に、バツフルと凸壁にポンプまたは熱交換器の体
部を貫通させるための円筒形スリーブ２６が組合
される。それらセクターは相互に重なり合う縁部
３１′ａ，３１′ｂ，３１′ｃ、………を備え、こ
れによつてバツフルの連続性が確保される。この
変化形においても円形波形の円周方向リブ３８が
備えられ、これらリブの弾性によつてバツフルに
所要な可撓性を付与する。

第３図に示す第２実施例の第１変化形におい
て、第１図に既に示された要素の幾つかが再び部
分的に示されている。この変化形では、バツフル
５１は自己支持構成とされ、そして主槽の軸の方
へ傾斜した平らな部分５２を有し、この平面部分
は円筒形側部シエル５３上に支持される。このシ
エル５３は内部槽の中に装架され且つ下端部がダ
イアグリツド支持構造体８上に支持される。バツ
フル５１の外周縁には下方に延びる側部分５４が
備えられる。この側部分は壁１３に対し狭い間隙
を残す。区域４２を画定するため、壁部分１８に
熱交換器２２またはポンプ２３を貫通させるため
のスリーブ２６に対向したフランジ５５がバツフ
ル５１に備えられる。フランジ５５と下方延在側
部分５４は、自然な対流による液体金属の循環を
防ぐため、底部レベルまで延ばされる。先の場合
と同じくこの実施例においても、凸壁とバツフル
間の液体金属は、運転中、実質的に静止状態に維
持される。

第４図に示す第２実施例の第２変化形におい
て、バツフル５１は、第３図の第１変化形の場合
と同じく自己支持し、そしてまた主槽軸の方へ傾
斜した部分５２を備える。この変化形でのバツフ
ル５１は後に示すごとく、区域４２と２０の間を
流体密にするような構成にされる。バツフル５１
はこれの周縁に、上方へ延びる側部分５６を備
え、この側部分は、液体金属の自由液面５８の上
方にある不活性ガス雰囲気６０まで壁１３と平行
に延在している。バツフル５１はまた、ポンプ体
部を包む円筒形スリーブ２６の凸壁すなわち壁部
分１８の貫通部（図示せず）の周りにも、側部分
５６と同様な側部分を備える。壁部分１８を熱交
換器２２の体部が貫通する個所でバツフル５１
は、不活性ガス空間２８まで上方へ延びる側壁５
７を備える。このような構成によつて、凸壁とバ
ツフル間の区域４２および高温ナトリウムを容れ
ている区域２０の間のいかなる循環も防止され
る。区域２０と画成区域４２の間の圧力を等しく
するため、バツフル５１を支持する円筒形シエル
５３の下部分にオリフイス５９が設けられる。

第５図はさらに別の実施例を示し、ここで凸壁
に組合されるバツフルは浮動式に装架される。す
なわちバツフル６２は壁部分１８の上方で水平に
延びる平らな面６３を有し、そしてこの平面は、
主槽壁１３、または炉心側の円筒形シエル６５、
あるいはまたポンプと熱交換器を凸壁に貫通させ
るスリーブ２６の外面に備えられる。番号６４で
示すような支持の上に置かれる。バツフル平面６
３は、支持６４内に保有される液体金属のレベル
より下へ延びる、下方へ折曲げた側部分６６を備
え、こうしてそのバツフルの下に、アルゴンまた
はヘリウムのような不活性ガスの絶縁層６７を形
成する。

このような構成によつて、バツフルの上の高温
液体金属と、その下のより冷温の液体金属との間
に完全な液体密状態が作られ、しかしてバツフル
が半径方向にいろいろに膨張するときの摩擦力を
減らすことができる。さらにガス層を備えること
により熱絶縁をより効果的に行うことができ、バ
ツフルと凸壁間の実質的に静止した液体金属の温
度を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、液体金属冷却高速中性子炉の下部分
とこれの主槽内に収容される主要な要素、そして
特に本発明の第１実施例によるバツフルを組合せ
た横断方向の凸壁を示す概略断面図、第２図は第
１図の実施例の変化形を示す斜視図、第３図は第
２実施例の第１変化形を示すより拡大した詳細断
面図、第４図はその第２実施例の第２変化形の断
面図、第５図はさらに別の変化形実施例を示す断
面図である。１……原子炉、２……主槽、３……側部シエ
ル、４……底壁、５……安全槽、６……炉心、
７，８……ダイアグリツド炉心支持構造体、１１
……シート金属部材、１２，１３……壁、１７…
…内部槽、１８……円環の壁部分すなわち凸壁、
１７，１９……円錐形側壁、２０……高温液体金
属区域、２１……低温液体金属区域、２２……熱
交換器、２３……ポンプ、２６……スリーブ、２
７……ベルカツプ、２８……不活性ガス空間、３
１……バツフル、３１ａ，ｂ……セクター、３３
……摺動シユー、３６……中性子側部遮へい、３
７……折曲げ縁部、３８……リブ、４２……画成
区域、５１……バツフル、５２……平面部分、５
３……側部シエル、５４，５６……側部分、５５
……フランジ、５７……側壁、５８……液体金属
液面、５９……オリフイス、６０……不活性ガス
雰囲気、６２……バツフル、６３……平面、６４
……支持、６５……シエル、６６……下方折曲げ
側部分、６７……不活性ガス層。

Claims

【特許請求の範囲】１垂直軸を有しそして液体金属を収容する、頂
部の開いた主槽、該主槽内に同軸的に装架される
内部槽、および該主槽へ、または該主槽に結合の
構造体へ接合される下方に折曲げた縁部を備える
横断方向に延在する凸壁の形の内部槽延長部を備
え、炉心の周囲に間隔をもつて設置されるポンプ
と熱交換器の体部を流体密に通すための円筒形ス
リーブが該迫持壁に貫通されるごとき液体金属冷
却原子炉において、該凸壁にバツフルが組合さ
れ、該バツフルは該凸壁の上方に延在し且つ該凸
壁と共に、実質的に静止状態にある液体金属を収
容する空間を画成し、該液体金属は、該内部槽内
で該バツフルの上方にある高温液体金属と、該内
部槽および該主槽の間で該凸壁の下方にある低温
液体金属との間で熱スクリーンを形成するごと
き、液体金属冷却原子炉。２特許請求の範囲第１項の液体金属冷却原子炉
において、該凸壁が、該主槽の軸を中心とする円
環の部分の形状を有し、且つ円錐形壁により、一
方において該内部槽へ、他方において該主槽に結
合の構造体へ接合される、液体金属冷却原子炉。３特許請求の範囲第１項または第２項の液体金
属冷却原子炉において、該凸壁の上方に設けられ
る該バツフルが水平であり且つ固定支承部材上に
設置される、液体金属冷却原子炉。４特許請求の範囲第３項の液体金属冷却原子炉
において、該バツフルが、摺動接触子により該固
定支承部材上に支持される単一のユニツトで構成
される、液体金属冷却原子炉。５特許請求の範囲第３項の液体金属冷却原子炉
において、該バツフルが相互に隣接して並置され
る複数個のセクターで構成され、これらセクター
は相互に重なる縁部をもつて該バツフルの連続性
を確保し、各該セクターは、該ポンプまたは熱交
換器を通すための該円筒形スリーブの１つが組合
される、液体金属冷却原子炉。６特許請求の範囲第３項ないし第５項の任意１
項の液体金属冷却原子炉において、該バツフルが
円周方向に延在するリブを備える、液体金属冷却
原子炉。７特許請求の範囲第１項または第２項の液体金
属冷却原子炉において、該バツフルが自己支持し
且つ該主槽軸の方へ傾斜し、該バツフルは、該内
部槽内に置かれる側部垂直支承シエルを備える、
液体金属冷却原子炉。８特許請求の範囲第７項の液体金属冷却原子炉
において、該バツフルがこれの周縁および該貫通
スリーブの周囲に、該バツフルの底部レベルまで
該主槽軸と平行に下方へ延びる側部分を備え、該
側部分は複数個の環状空間を画成し、該環状空間
はこれの下端部が、熱スクリーンを形成する液体
金属を含む該空間の中で、そして該バツフルの上
方にある高温液体金属の中へ開口している、液体
金属冷却原子炉。９特許請求の範囲第７項の液体金属冷却原子炉
において、該バツフルがこれの周縁および該貫通
スリーブの周囲に、該主槽と平行に上方へ延びる
側部分を備え、該側部分は複数個の環状空間を画
成し、該環状空間はこれの上端部が、該高温液体
金属の上方にあるガス雰囲気中に開口し、またオ
リフイスが、該バツフルを支持する支承シエルの
下部分に形成される、液体金属冷却原子炉。１０特許請求の範囲第１項の液体金属冷却原子
炉において、該バツフルが水平な面を有し、該水
平面は固定支承部材上に自由に置かれ、且つその
内外両周縁および各該円筒形スリーブが貫通する
個所に、下方へ延びる側部分を備え、該側部分は
該液体金属内に浸漬され且つ該バツフル水平面の
下に不活性ガス層を保有する、液体金属冷却原子
炉。